工厂三兄弟之工厂方法模式(一)

简单工厂模式虽然简单,但存在一个很严重的问题。当系统中需要引入新产品时,由于静态工厂方法通过所传入参数的不同来创建不同的产品,这必定要修改工厂类的源代码,将违背“开闭原则”,如何实现增加新产品而不影响已有代码?工厂方法模式应运而生,本文将介绍第二种工厂模式——工厂方法模式。

1 日志记录器的设计

Sunny软件公司欲开发一个系统运行日志记录器(Logger),该记录器可以通过多种途径保存系统的运行日志,如通过文件记录或数据库记录,用户可以通过修改配置文件灵活地更换日志记录方式。在设计各类日志记录器时,Sunny公司的开发人员发现需要对日志记录器进行一些初始化工作,初始化参数的设置过程较为复杂,而且某些参数的设置有严格的先后次序,否则可能会发生记录失败。如何封装记录器的初始化过程并保证多种记录器切换的灵活性是Sunny公司开发人员面临的一个难题。

Sunny公司的开发人员通过对该需求进行分析,发现该日志记录器有两个设计要点:

(1) 需要封装日志记录器的初始化过程,这些初始化工作较为复杂,例如需要初始化其他相关的类,还有可能需要读取配置文件(例如连接数据库或创建文件),导致代码较长,如果将它们都写在构造函数中,会导致构造函数庞大,不利于代码的修改和维护;

(2) 用户可能需要更换日志记录方式,在客户端代码中需要提供一种灵活的方式来选择日志记录器,尽量在不修改源代码的基础上更换或者增加日志记录方式。

Sunny公司开发人员最初使用简单工厂模式对日志记录器进行了设计,初始结构如图1所示:

工厂三兄弟之工厂方法模式(一) - 图1

图1 基于简单工厂模式设计的日志记录器结构图

在图1中,LoggerFactory充当创建日志记录器的工厂,提供了工厂方法createLogger()用于创建日志记录器,Logger是抽象日志记录器接口,其子类为具体日志记录器。其中,工厂类LoggerFactory代码片段如下所示:

  1. //日志记录器工厂
  2. class LoggerFactory {
  3. //静态工厂方法
  4. public static Logger createLogger(String args) {
  5. if(args.equalsIgnoreCase("db")) {
  6. //连接数据库,代码省略
  7. //创建数据库日志记录器对象
  8. Logger logger = new DatabaseLogger();
  9. //初始化数据库日志记录器,代码省略
  10. return logger;
  11. }
  12. else if(args.equalsIgnoreCase("file")) {
  13. //创建日志文件
  14. //创建文件日志记录器对象
  15. Logger logger = new FileLogger();
  16. //初始化文件日志记录器,代码省略
  17. return logger;
  18. }
  19. else {
  20. return null;
  21. }
  22. }
  23. }

为了突出设计重点,我们对上述代码进行了简化,省略了具体日志记录器类的初始化代码。在LoggerFactory类中提供了静态工厂方法createLogger(),用于根据所传入的参数创建各种不同类型的日志记录器。通过使用简单工厂模式,我们将日志记录器对象的创建和使用分离,客户端只需使用由工厂类创建的日志记录器对象即可,无须关心对象的创建过程,但是我们发现,虽然简单工厂模式实现了对象的创建和使用分离,但是仍然存在如下两个问题:

(1) 工厂类过于庞大,包含了大量的if…else…代码,导致维护和测试难度增大;

(2) 系统扩展不灵活,如果增加新类型的日志记录器,必须修改静态工厂方法的业务逻辑,违反了“开闭原则”。

如何解决这两个问题,提供一种简单工厂模式的改进方案?这就是本文所介绍的工厂方法模式的动机之一。